一种有机无机杂化太阳能电池组件及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池的技术领域，特别是涉及一种有机无机杂化太阳能电池组件及其制备方法。

背景技术：

太阳能电池组件安装在室外，长期暴露在空气中，受大气和风沙的影响， 设置在太阳能电池组件最顶层的钢化玻璃上经常会沉积一层尘土和污垢，影响了钢化玻璃的透光率，降低了阳光照射在电池片上的强度，影响了电池片的发电效率。

在现有技术中，为了避免上述问题的出现，所采取的措施是利用人工对 太阳能电池组件顶层的钢化玻璃进行清洁，在清洁的过程中，需要操作人员 踩踏在太阳能电池组件上，以对钢化玻璃进行全面的清洁，但是，此种清洁 方式在操作的过程中，会因为操作人员的踩踏而对太阳能电池组件造成一定 的伤害，存在损坏太阳能电池组件的风险。此外，此种人工清洁的方式不仅 费时费力，清洁成本高，还存在着清洁不到位、清洁不及时的缺点，无法有 效降低尘土或污垢对太阳能电池组件发电效率的影响。

综上所述，如何提供一种太阳能电池组件，以实现在对太阳能电池组件 进行清理时避免对其造成损害，进而保证太阳能电池组件能够安全运行发电， 是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种有机无机杂化太阳能电池组件，太阳能电池组件在进行清洁时避免了对其造成损害，进而保证了太阳能电池组件能够安全的运行发电，同时有机无机杂太阳能电池的选用有效降低成本。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种有机无机杂化太阳能电池组件，其特征在于，包括钢化玻璃和有机无机杂化太阳能电池，设置在所述钢化玻璃远离所述电池片一侧的表面上能够吸水的亲水涂层，所述有机无机杂化太阳能电池包括金属背电极、n型硅基底层、硅纳米线阵列、p-型空穴传输壳层和电池正极，其中，所述p-型空穴传输壳层为共轭有机物半导体薄膜，n型硅基底层下表面设有金属背电极，金属背电极与n型硅基底形成欧姆接触，收集电子并引出电极，作为电池的负极；n型硅基底层上表面设有硅纳米线阵列；硅纳米线阵列中的硅纳米线表面包覆一p-型空穴传输壳层；p-型空穴传输壳层上设有电池正极。

作为优选，所述亲水涂层为二氧化硅、磷酸肽化合物和氧化锡的混合涂层。

作为优选，所述亲水涂层通过镀膜的方式设置在所述钢化玻璃的表面。

作为优选，所述亲水涂层通过涂敷的方式设置在所述钢化玻璃的表面。

作为优选，所述有机无机杂化太阳能电池组件的结构依次为亲水涂层、钢化玻璃、顶层EVA薄膜、 有机无机杂化太阳能电池、底层EVA薄膜和TPT薄膜。

作为优选，所述硅纳米线的长度为500～1500 nm，相邻纳米线之间的距离为200～400 nm,所述共轭有机物半导体薄膜的厚度为35 nm～70 nm。

基于上述提供的有机无机杂化太阳能电池组件，本发明还提供了一种有机无机杂化太阳能电池组件的制备方法，适用于上述任意一项所述的有机无机杂化太阳能电池组件，其包括以下步骤：1）将所述有机无机杂化太阳能电池焊接成电池串；2）将焊接成的所述电池串敷设成电池板；3）对敷设成的所述电池板进行EL测试；4）将所述电池板进行层压，得到固化电池板；5）对所述固化电池板进行修边；6）对所述固化电池板进行EL测试；7）在所述钢化玻璃表面设置所述亲水涂层；8）在所述固化电池板的边缘组装边框；9）在所述固化电池板的出线处焊接接线盒；10）对组装好的所述固化电池板进行检测。

作为优选，所述亲水涂层与所述边框密封。

作为优选，还包括在对所述电池板进行EL测试后，对不合格所述电池片进行更换的改片工序。

本发明提供的有机无机杂化太阳能电池组件中，在钢化玻璃上设置了亲水涂层，且此亲水涂层设置在远离电池片的钢化玻璃的外表面上，当有水分落在亲水涂层上以后，亲水涂层会吸收水分，进而在亲水涂层表面形成一层质密的水膜，并将沉积在亲水涂层上的尘土或污垢与亲水涂层隔离，当水分继续增加时，形成的水膜上的水分越来越多，重量也逐渐增加，并最终在自身重力的作用下从水膜上滑落，此时滑落的水分就会将水膜表面的尘土或污垢一起带走，使得更多的阳光能够照射在电池片上。本发明提供的太阳能电池组件，在钢化玻璃上设置了一层亲水涂层，使得亲水涂层在吸收水分以后可以将钢化玻璃上的尘土或污垢带走，凭借自然界雨水或自动喷水装置即可达到清洁太阳能电池组件的作用，而无需再通过人工对太阳能电池组件进行清洁，避免了操作人员对太阳能电池组件的踩踏，进而避免了对太阳能电池组件的损害，保证了太阳能电池组件能够安全的运行发电。此外，不再采用人工清洁的方式，不但省时省力，而且降低了清洁成本。本发明还提供了一种制备上述有机无机杂化太阳能电池组件的方法。

附图说明

图1为本发明实施例提供的有机无机杂化太阳能电池组件的结构示意图；图2为本发明实施例提供的有机无机杂化太阳能电池组件的制备方法的流程图；图3为本发明实施例提供的有机-无机杂化太阳能电池的结构三维示意图；图4是本发明实施例所得有机-无机杂化太阳能电池的局部示意图。

具体实施方式

为进一步了解本发明专利的技术特征与内容，现结合附图将本专利的详细技术描述如下：如图1、3和4所示，本发明实施例提供的有机无机杂化太阳能电池组件，包括钢化玻璃1和有机无机杂化太阳能电池2，其还包括设置在钢化玻璃1远离有机无机杂化太阳能电池2一侧的表面上，能够吸水的亲水涂层3。

本实施例提供的太阳能电池组件中，在钢化玻璃1上设置了亲水涂层3， 且此亲水涂层3设置在远离有机无机杂化太阳能电池2的钢化玻璃1的外表面上，当有水分落在亲水涂层3上以后，亲水涂层3会吸收水分，进而在亲水涂层3表面形成一层质密的水膜，并将落在亲水涂层3上的尘土或污垢与亲水涂层3隔离，当水分继续增加时，形成的水膜上的水分越来越多，重量也逐渐增加，并最终在自身重力的作用下从水膜上滑落，此时滑落的水分就会将水膜表面的尘土或污垢一起带走，使得更多的阳光能够照射在有机无机杂化太阳能电池2上。

所述有机无机杂化太阳能电池2包括金属背电极21、n型硅基底层22、硅纳米线阵列23、p-型空穴传输壳层24和电池正极25，其中，所述p-型空穴传输壳层24为共轭有机物半导体薄膜，n型硅基底层22下表面设有金属背电极21，金属背电极21与n型硅基底22形成欧姆接触，收集电子并引出电极，作为电池的负极；n型硅基底层22上表面设有硅纳米线阵列23；硅纳米线阵列23中的硅纳米线表面包覆一p-型空穴传输壳层24；p-型空穴传输壳层24上设有电池正极25，构成所述共轭有机物半导体薄膜层的共轭有机物优选为：有机小分子螺环化合物类、共轭高分子聚合物聚噻吩类、聚芴三苯基胺类、酞菁类化合物、咔唑类；优选为：2,2,7,7-四(N,N-二-对-甲氧基苯基-氨)-9,9’-螺二芴（2,2,7,7’-tetrakis(N,N-di-p-methoxypheny-amine)-9,9’-spirobifluorene, spiro-OMETAD）、聚(3-辛基噻吩)（Poly(3-hexylthiophene)，P3HT）、聚(3，4-乙撑二氧噻吩) （poly (3, 4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT）、聚对苯乙烯撑(poly(phenylene vinylene)，PPV]及其衍生物、聚芴三苯基胺类、酞菁铜、二噻吩苯并噻二唑。

所述有机无机杂化太阳能电池2的制备方法，包括以下步骤：(1) 用氢氟酸对n型单晶硅表面进行处理去除氧化硅绝缘层；(2) 采用离子辅助化学刻蚀法对上述硅片进行刻蚀制备纳米线阵列，使硅纳米线的长度为500～1500 nm，相邻纳米线之间的距离为200～400 nm；(3) 在上述硅纳米线上沉积一层共轭有机薄膜，与硅纳米线形成三维径向p-n结的核壳结构，所述共轭有机物半导体薄膜的厚度为35 nm～70 nm；(4) 真空蒸镀铟锡氧化物透明电极或半透明金属电极收集空穴，并用导电银胶粘结引出铜导线作为电极；(5) 盖上透明玻璃片，并用透明胶进行封装，以增加其稳定性；(6) 在硅基背面设置金属背电极，与硅基底形成欧姆接触，收集电子并引出电极。

通过上述工作工作过程可以得出，本实施例提供的有机无机杂化太阳能电池组件，在钢化玻璃1上设置了一层亲水涂层3，使得亲水涂层3在吸收水分以后可以将 钢化玻璃1上的尘土或污垢带走，凭借自然界雨水或自动喷水装置即可达到 清洁太阳能电池组件的作用，而无需再通过人工对太阳能电池组件进行清洁，避免了操作人员对太阳能电池组件的踩踏，进而避免了对太阳能电池组件的损害，保证了太阳能电池组件能够安全运行发电。此外，不再采用人工清洁的方式，不但省时省力，而且降低了清洁成本。

为了进一步优化上述技术方案，本实施例提供的有机无机杂化太阳能电池组件中，亲水涂层3为二氧化硅、磷酸肽化合物和氧化锡的混合涂层。二氧化硅不仅具有良好的附着性、耐蚀性，而且具有较高的致密性及渗透性，具有很好的防水效果。磷酸肽化合物具有超亲水性，它使得很小的水滴会聚成大的水滴，在重力的作用下脱落，从而使得沾染在其上的尘土或污垢能够非常容易的被水冲走，而且其价格便宜。氧化锡的作用是增强亲水涂层3的透光性。本实施例提供的亲水涂层3由二氧化硅、磷酸肽化合物和氧化锡等加工而成，可以使得亲水涂层3具有较高的致密性及渗透性、超亲水性，以及较高的透光性等诸多优点，从而使亲水涂层3的自洁功能更加的显著。亲水涂层3由二氧化硅、磷酸肽化合物和氧化锡构成的亲水涂层3只是一个优选的方案，其还可以为以硅酮为主要材料、以二氧化钛为主要材料，或者以无机纳米硅为 主要材料构成的亲水涂层。

具体的，亲水涂层3通过镀膜的方式设置在钢化玻璃1的表面。亲水涂 层3可以先采用成膜工艺加工成一层薄膜，再将这层薄膜设置在钢化玻璃1 的表面，此种设置方式在成膜以后可以对薄膜进行检验，将不合格薄膜淘汰，进而保证设置在钢化玻璃1上的薄膜都是合格产品，避免了因薄膜质量不合 格而造成的返工，进而节约了生产成本，提高了工作效率以及合格率。

与上述亲水涂层3设置方式相对应的，亲水涂层3通过涂敷的方式设置在钢化玻璃1的表面。此种设置方式与上述先成膜再铺设的方式相比，具有工艺简单、操作简便、工作效率高等优点，可以较为显著的提高该太阳能电池组件的制备效率。

本实施例提供的太阳能电池组件的具体结构依次为亲水涂层3、钢化玻璃 1、顶层EVA薄膜4（Ethylene Vinyl Acetate的简称，乙烯-醋酸乙烯共聚物， 具有良好的缓冲、抗震、隔热、防潮、抗化学腐蚀等优点，且无毒、不吸水）、有机无机杂化太阳能电池2、底层EVA薄膜5和TPT薄膜6。本实施例在钢化玻璃1的表面增设亲水涂层3，而且背板选择TPT薄膜6，TPT薄膜6的作用都是阻挡水蒸气从背板处进入到太阳能电池组件内部，水蒸气的渗透会影响到底层EVA薄膜5的粘接性能，导致背板与底层EVA薄膜5脱离，进而使更多的水蒸气直接接触有机无机杂化太阳能电池2而使有机无机杂化太阳能电池2被氧化。

如图2所示，本发明实施例还提供了一种有机无机杂化太阳能电池组件的制备方法，适用于所述的太阳能电池组件，其包括以下步骤：S601将有机无机杂化太阳能电池2焊接成电池串；S602将焊接成的电池串敷设成电池板；S603对敷设成的电池板进行EL测试（electroluminescence的缩写，太阳 能电池组件缺陷检测）；S604将电池板进行层压，得到固化电池板；S605对固化电池板进行修边；S606对固化电池板进行EL测试；S607在钢化玻璃1表面设置亲水涂层3；S608在固化电池板的边缘组装边框；S609在固化电池板的出线处焊接接线盒；S610对组装好的固化电池板进行检测。

本实施例提供的有机无机杂化太阳能电池组件的制备方法中，增设了亲水涂层3设置工序，使得利用此方法组装得到的太阳能电池组件具有自洁功能，降低了沉积在太阳能电池组件上的尘土或污垢对太阳能电池组件正常发电的影响，无需进行人工清理，避免了对太阳能电池组件造成损害。

进一步的，亲水涂层3与边框密封。将亲水涂层3与边框密封，可以进 一步减少水分进入太阳能电池组件内部的几率，同时也避免亲水涂层3与边框之间存在缝隙，使得位于死角部位的尘土和污垢无法彻底清理，使得技术方案更加的完善，提高本实施例提供的太阳能电池组件的自洁效果，也更好的保证了产品的质量。

为了使技术方案更加完善，本实施例提供的太阳能电池组件的组装方法 中，还包括在对电池板进行EL测试后，对不合格电池片2进行更换的改片工序。在太阳能电池组件制备的过程中，进行EL测试后，如果发现不合格电池片2，例如黑芯片，就必须对其进行更换以保证太阳能电池组件的质量，对不合格电池片2的更换工序即为改片工序。改片工序是太阳能电池组件生产过程中非常重要的一个辅助工序，其对保证整个太阳能电池组件的质量起到了非常重要的作用。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。